螺杆钻具和PDC钻头组合在鄂尔多斯工区定向井中的应用.pdf

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1、16探矿工程(岩土钻掘工程)2008年第10期螺杆钻具和PDC钻头组合在鄂尔多斯工区定向井中的应用徐波(华北石油局第五普查勘探大队，河南新乡453700)摘要：在分析了PDC钻头特性及破岩机理的基础上，结合螺杆钻具和PDC钻头在鄂尔多斯工区定向井中的应用，总结了螺杆钻具使用时的注意事项，并介绍了螺杆钻具和PDC钻头组合在鄂尔多斯工区定向井中的应用效果。关键词：鄂尔多斯工区；螺杆钻具；PDC钻头；机械钻速中图分类号：TE243文献标识码：B文章编号：1672—7428(2008)10—0016—02近年来，在鄂尔多斯工区施工的定向井，多采用有鱼尾形、浅锥形、短抛物线形和抛物线形4

2、种形的是螺杆钻具+三牙轮钻头钻井，使用该钻具组合式。由于聚晶金刚石片与碳化钨基片之间的有机结不但机械钻速低，钻井周期长，而且钻头使用寿命合，使得PDC齿具有金刚石的硬度、耐磨性、抗冲击短，严重制约着钻井效率。针对螺杆钻具井底转速以及热稳定性(其耐温上限为700cC左右)。PDC高的特点，加上PDC钻头很适应高转速的工作环钻头主要以剪切方式破岩，机械钻速高，岩屑产出量境，将两者结合在一起，机械钻速有了大幅度的提大，但必须依靠水力能量进行强制冷却和清屑。切高，钻头使用寿命长，大大的缩短了定向井的施工周削齿前面的岩石在挤压下产生弹性和屈服变形，并期。此外，用井下动力钻具钻定向井时，能

3、够有效地形成初始滑移破坏面。当初始滑移破坏面极限点处控制井眼轨迹。至今，井下动力加PDC钻头钻井技岩石的剪切应力Jr>r(岩石的屈服剪切应力)时，术在实际钻井中得到了广泛应用，并取得了显著的切削齿齿面以下岩石开始沿极限破坏面滑动。随着经济效益。滑移破坏面的移动，被破碎的岩屑将沿切削齿前面(或终止破坏面)流出，最后完成切削。即切削层从1PDC钻头的特性和分类产生弹性变形到滑移破坏，被破碎的岩屑在高射流PDC钻头是依靠金刚石的颗粒破碎岩石的钻冲击作用下迅速离开井底而流向环空的过程。其实头，它在低钻压下即可获得较高的钻速和钻井进尺，质是岩石在挤压下以滑移变形方式切削，在钻压作是石油钻

4、井中广泛使用的一种高效钻头。其结构主用下能够自锐地吃入地层，在扭矩作用下向前移动要包括金刚石、胎体、钢体和水槽等部分。按镶嵌特剪切岩石点可分为表镶式和孕镶式；根据地层的软硬程度可分为软、中和硬3种类型；按其材质可分为天然金刚3PDC钻头与螺杆钻具组合的应用石钻头和人造金刚石钻头。不同的金刚石钻头，钻3．1钻具组合形式井速度也不相同，对于金刚石切削齿数目相等的钻在鄂尔多斯工区，二开基本都是8in(0215．9头，金刚石颗粒最小的钻头钻井速度最快；对于金刚ram)的井眼，钻具组合形式为：8inPDC钻头+石尺寸相同的钻头，金刚石切削齿最小的钻头钻井0165mm单弯螺杆(1．25。)

5、+0165mm钻铤+0127速度最快；对于克拉质量相同的钻头；金刚石最大的mill钻杆，该组合形式能够有效的控制井眼轨迹，使钻头钻井速度最快。井眼轨迹平滑，减小了井壁的摩擦阻力。3．2钻进参数2PDC钻头的破岩机理由于PDC钻头适应于高转速、低钻压的工作环PDC钻头是一种高效破岩钻头。其基体主要境，螺杆的转速可以保持在200～260r／rain之间，收稿日期：2008—09—12作者简介：徐波(1981一)，男(汉族)，湖北荆州人，华北石油局第五普查勘探大队副井队长、助理工程师，机械制造及其自动化专业，从事石油钻井技术工作，河南省新乡市洪门，xb516888@163．COrn2

6、008年第10期探矿工程(岩土钻掘工程)17排量要求26～30L／s，钻压控制在30～50kN，泵压够看见钻头转动即可。7～8MPa。PDC钻头在这样的工作状态下能保持(2)下钻至距井底1．00113_左右，开泵并记录此很高的破岩效率，机械钻速高，而且二开后可以一趟时的泵压。钻就能完钻。(3)在定向井下入钻具测斜定向后，应上提下3．3使用要求放活动几次钻具，每次活动钻具后间隔少许时间，以螺杆钻具使用前必须认真检查，旁通阀是否可消除定向时由于钻具转动引起的扭力。靠，扶正器是否规范，人井前必须试运转。4．2．2钻进过程下钻完，距井底1m左右启动泥浆泵，并记录立4螺杆钻具使用时的注意

7、事项管压力。然后慢慢加压钻进，直到压力升至计算的4．1操作时的注意事项立管压力。在整个钻进期间，要保证钻压稳定，并密4．1．1螺杆钻具的选择切注意泵压的变化，要保证立管总压降不大于该型在选择使用螺杆钻具时，要结合所钻井的实际钻具允许的马达最大压降，若压力突然上升的幅度情况，按照各类型钻具的性能规范，选择合适的钻较大，应立即停泵并上提钻具，然后重新启动钻具并具，避免钻具超负荷工作。钻进。若多次调整无效，应立即起钻。4．1．2采用适当的排量4．2．3起钻过程因排量一定，其他参数也就随之确定，必须